作者

孙金刚¹，张彦彬¹，马宵¹，李本凯¹，杨敏¹，徐连弟²，信海源²，安庆龙³，朱立达⁴，别清峰⁵，殷显鑫⁵，陈守海⁵，李冠群⁵， Yusuf Suleiman Dambatta ^1,6，薛锐⁷，于镇玮⁸，李长河^1,9,*

机构

1. 青岛理工大学；

2. 保定市立中车轮制造有限公司；

3. 上海交通大学；

4. 东北大学；

5. 海信空调有限公司；

6. 艾哈迈杜·贝洛大学；

7. 天津天海同步科技有限公司；

8. 青岛宏达锻压机械有限公司；

9. 青岛即墨青理智能制造产业研究院。

Citation

Sun J G et al. 2026. Multi-source errors evaluation of machine tools: from research gaps to methodologies and applications. Int. J. Extrem. Manuf. 8 022001.

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https://doi.org/10.1088/2631-7990/ae1be8

文章导读

基于机床精度保持与智能制造的迫切需求，针对多源误差的强耦合、时变与非线性等关键挑战，近期青岛理工大学智能与洁净精密制造课题组在SCI期刊《极端制造（英文）》发表了题为“Multi-source errors evaluation of machine tools: from research gaps to methodologies and applications”的文章，综述了多源误差的全链条智能控制体系，为机床全生命周期的精度保持与智能运维提供了理论与技术支撑。

图1 机床多源误差评估中的方法论与应用。

图文解析

图2展示了机床误差研究的里程碑式进展。自20世纪机械测量与调整方法提出以来，该领域已从单一误差分析逐步发展为多源信息融合、跨尺度建模与闭环控制的系统化研究。

图2 机床误差核心研究的发展历程。

机床误差源于几何、热、动态、切削力、磨损及控制系统等多因素的耦合（见图3），传统的单一误差源建模与补偿方法已难以满足智能制造需求。为突破瓶颈，通过人工智能、数字孪生与大数据分析的融合，可实现多源误差的实时感知、集成建模、溯源解耦、动态预测与自适应补偿，为机床精度的系统级控制提供新思路（见图4）。

图3 机床多源误差研究的主要内容及方法。

图4 机床多源误差评估中的关键技术及作用。

本文系统综述了机床多源误差的最新研究进展，重点讨论了误差识别与检测技术的创新、集成误差建模理论的演进，以及融合物理与数据模型的多层级补偿策略，强调了虚实协同、多物理场与多尺度融合的工程实现路径（见图5）。同时，梳理了误差溯源与解耦、动态预测与闭环优化等核心环节，构建了“感知—建模—分析—反馈优化”的闭环智能控制体系（见图6）。

图5 基于实时数据和虚拟仿真驱动方法的误差建模技术。

图6 智能系统在机床误差中的应用及实现目标。

总结与展望

最后，总结了多源误差的全链条智能控制体系，推动误差控制由“被动补偿”向“主动优化”转变，并探讨多源异构数据高保真建模、边缘—云协同与跨平台互操作等前沿挑战，展望面向智能制造的自适应误差管理系统，为机床全生命周期的精度优化与智能运维提供理论与技术支撑（见图7）。

作者团队及介绍

李长河

青岛理工大学

李长河（通讯作者），博士、二级教授、博士生导师，俄罗斯工程院外籍院士、全球前2%顶尖科学家（终身影响力）、中国高被引学者、山东省泰山学者特聘专家（连续两期）、山东省优秀发明家、山东省优秀科技工作者、山东省教学名师、山东省优秀研究生指导教师、宝钢优秀教师、全国挑战杯优秀指导教师、青岛市劳动模范。中国机械工程学会磨粒加工委员会委员、中国机械工程学会光整加工委员会理事、Intelligent and Sustainable Manufacturing创刊主编，Chinese Journal of Mechanical Engineering副主编。主要从事智能与高端装备、准干式制造等方面的研究工作。连续承担国家自然科学基金面上项目5项，国家重点研发计划课题3项，国家机床重大专项课题1项，山东省重大科技创新工程项目1项、山东省重点研发计划4项、山东省自然科学基金4项、青岛市科技计划项目5项。其中3项国家自然科学基金面上项目被遴选为机械工程领域国家自然科学基金优秀结题项目。发表SCI/EI收录论文300余篇，其中ESI高被引/热点论文62篇，总被引19074次（Web of Science），入选2022年国内学者学术影响力排行榜第25名（机械工程领域全国仅70人）和“2023全球学者学术影响力排名（终身学术影响力榜）”（机械工程领域全国仅43人）。

在科学出版社、Springer出版集团出版专著5部，主编教材9部。以“纳米流体微量润滑”为主题词在谷歌学术检索，总篇数中50%来自本项目团队。构筑了涵盖美国、日本、欧盟等不同地域的上下游产业链高价值专利群，发明专利579件，高影响力专利126件，专利被来自美国、德国、英国等1400多个专利权人引用4000余次。获得中国专利优秀奖8项、山东省技术发明1等奖、山东省高等教育教学成果1等奖4项，山东省自然科学2等奖，山东省技术发明2等奖、教育部高等学校科学研究优秀成果2等奖，山东省专利1等奖3项；此外，还获得中国商业联合会科学技术1等奖2项、中国产学研合作创新成果1等奖、中国循环经济协会科技奖1等奖，中国机械工业科学技术2等奖，中国石油和化学工业联合会技术发明2等奖，山东高等学校优秀科研成果1等奖4项，青岛市科技进步1等奖等教学科研奖励近30项。

孙金刚

青岛理工大学

孙金刚（第一作者），博士研究生，研究方向为智能与洁净精密制造。入选2025年度中国科协青年科技人才培育工程博士生专项计划。目前以第一作者在International Journal of Extreme Manufacturing、机械工程学报等高水平期刊发表SCI - JCR 1区论文3篇、T1级卓越期刊论文2篇、封面论文1篇；授权国内外发明专利6项、软件著作权6项，制订中国国际科技促进会标准委员会批准发布的准干式切削技术标准1项。

关于期刊

International Journal of Extreme Manufacturing (《极端制造》），简称IJEM，中国机械工程学会极端制造分会会刊，致力于发表极端制造领域相关的高质量最新研究成果。自2019年创刊至今，期刊陆续被SCIE、EI、Scopus等20余个国际数据库收录。JCR最新影响因子21.3，位列工程/制造学科领域第一。中国科学院分区工程技术1区，TOP期刊。入选中国科技期刊卓越行动计划二期英文领军期刊。

期刊网址：

https://iopscience.iop.org/journal/2631-7990

http://ijemnet.com/

期刊投稿：

https://mc04.manuscriptcentral.com/ijem-caep

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